Центральные установки кондиционирования воздуха: устройство и разновидности

Основные виды

Существуют следующие виды этих систем:

Оборудование с прямоточным принципом работы

Используется для преобразования внешних воздушных потоков. Наружная часть имеет заслонки, вентилятор, фильтрационные секции. Блок вытяжки состоит из вентилятора и заслонки потока воздуха, управление которыми осуществляется при помощи сервоприводов.

Проблема решается применением системы с переменным распределением воздушного потока. Каждое помещение оборудуется датчиками контроля температуры, которые осуществляют управление воздушными заслонками. Этот способ не применяется в тех случаях, когда существуют установленные требования к объему циркулируемого воздуха.

Оборудование с рециркуляцией воздуха

Принцип работы – обработка внешнего и внутреннего воздушного потока. Работа этого типа происходит в две стадии.

1. Подмешивание вытяжных потоков к внешним перед теплообменной установкой первого нагрева. Это уменьшает расход тепла на данном этапе.
2. Подмешивание вытяжных потоков к наружным, которые прошли воздухоохладительную камеру. В этом случае нет необходимости задействовать второй нагрев воздуха летом.

Оборудование с рекуперацией воздушного потока

В этом случае используется высокая температура воздушного потока, проходящего через вытяжки для нагрева приточных. Этот тип является очень экономным. Рекуперативные кондиционеры (центральные кондиционеры с рекуперацией) делятся на следующие виды:

С пластичной рекуперацией

Потоки воздуха транспортируются, каналами, которые разделены специальными пластинами. При температуре -12, -17°C велика вероятность формирования на пластинах корки льда. Коэффициент полезного действия (КПД) этого типа кондиционирования может составлять до 70% при работе в стандартном режиме.

С роторной рекуперацией

Центральные кондиционеры такого типа являются наиболее эффективным. Их КПД составляет 70-90%. Также плюсом является то, что роторные кондиционеры способны рекуперировать как влажность, так и температуру. Вращающийся ротор, имеющий множество каналов, смешивает внешний и вытяжной воздух с движущимися навстречу потоками.

Чаще всего ротор (фанкойл) расположен в корпусе из стали и работает за счет энергии, направленной от редуктора через ремень. Большим плюсом этой системы является возможность управления потоками воздуха за счет увеличения или уменьшения скорости вращения вентилятора.

Роторный рекуператор воздуха

С теплоносителем

Используются при отдаленности расположения притокового и вытяжного воздуха. В роли рекуперативной системы выступают теплообменники, находящиеся в каналах, соединенных между собой системой труб, наполненных незамерзающей жидкостью, которая в процессе работы поглощает часть тепла воздушного потока.

С фреоновой системой (фанкойл)

Этот вид центральной климатической системы похож по типу работы на обычные холодильники, которые имеют компрессор. Установка имеет четырехходовые вентиляторы, которые установлены в воздушных каналах. В этом виде центрального кондиционирования не происходит смешивания воздушных потоков.

Фанкойлы не осуществляют смешивания воздуха

Также центральное климатическое оборудование можно разделить на следующие виды:

Устройство и элементы центральной системы кондиционирования

Прибор представляет собой модульную конструкцию, соединенную герметичными каналами. Состоит устройство из центрального кондиционера, чиллера, насосов, трубопроводов и воздуховодов. Соединительные каналы герметичны, изготовлены на базе стального или алюминиевого каркаса для надежной фиксации. Наружные части защищаются от негативного воздействия внешней среды.

Модульная структура комплектуется необходимыми деталями для достижения рабочих параметров. Габариты зависят от мощности, производительности установленных приборов. На базовую комплектацию влияет проектная документация, санитарно-гигиенические и пр. нормативные требования.

Работает сеть по принципу обычного кондиционера – в блок затягивается свежий воздух, проходит этапы фильтрации, обработки, охлаждения и транспортируется по воздуховодам в квартиры пользователей.

Основные элементы системы

Конструктивно прибор представляет собой комплект секций, в которые встраиваются узлы, приборы.

Набор климатического устройства состоит из составляющих:

• Модуль забора, подачи потока. Секция дополнена одним или несколькими центробежными насосами.
• Фильтровальный модуль. Состоит из двух частей – фильтра грубой и тонкой очистки. В секцию интегрируют дополнительные устройства в виде ионизаторов, озонаторов, дополнительных фильтров.
• Секция подавления шума. Состоит прослойка из минеральной или базальтовой ваты. Модуль нужен для снижения уровня шума от вентиляторов.
• Охлаждение. Это прибор в виде теплообменника из медных трубок, соединенных между собой.
• Камера орошения нужна для увлажнения воздуха.
• Нагревательный модуль. Также представляет вид теплообменника, где теплоносителем в трубках выступает вода, пар. Иногда применяются электрические нагреватели.

В прибор можно встраивать рекуператор. Это устройство для забора тепловой энергии у отработанной среды и прогрева свежего потока. Бывают кондиционеры рекуперационные и с частичной рекуперацией. Модули устанавливают только по требованию пользователей, в стандартной комплектации рекуператоров нет.

Кондиционирование квартиры с использованием рекуператора выгодно при условии автономной системы отопления. Применение скрытой тепловой энергии для прогрева поступающего воздуха снижает затраты на энергоносители для согревания теплоносителя в стандартной сети отопления.

Отличие от кондиционера

В интерьер жилого помещения, офиса гармонично вписывается сплит система. У нее стильный дизайн. При желании можно выбрать корпус, выполненный в подходящей цветовой гамме. Кондиционер менее эстетичен и комфортен, он больше шумит.

Отличие кондиционера от сплит-системы в том, что последняя может еще и работать в реверсивном режиме, нагревая помещение. Кондиционер часто состоит из одного блока, а система — практически всегда из двух. Модели обычного климатического оборудования различаются способом установки. Мобильные размещают в жилом, офисном помещении, оконные варианты монтируют в проем.

Шум в комнате производят работающие вентиляторы, компрессор. Они находятся внутри корпуса. В сплит системе два, объединенных трубками и кабелем, блока. Все шумно работающие узлы, вынесены наружу. Когда система работает, громкого шума не слышно.

Монтаж

Установку прибора нужно производить в следующем порядке:

1. Выбирается место для установки наружного блока. Желательно, чтобы он располагался в прохладном месте — на северной стороне здания или хотя бы в тени. Если вы живёте в многоэтажке, располагайте блок рядом с балконом, чтобы с ним удобно было работать. При этом он обязательно должен оказаться ниже внутреннего блока, но отстоять от него не далее, чем допускает производитель.

2. В том месте, где предполагается установить внутренний блок (желательно, чтобы он оказался строго над наружным), в стене сверлится отверстие диаметром 80 мм для прокладки межблочных коммуникаций. При наличии функции подмеса свежего воздуха понадобится более широкое отверстие — его диаметр будет зависеть от диаметра воздуховода.

3. Снаружи на предварительно прикрученные к стене кронштейны устанавливается наружный блок, так чтобы он стоял строго горизонтально (разметку отверстий под дюбели на стене следует делать по отвесу и уровню). Минимально допустимое расстояние между блоком и стеной составляет 10 см.

4. В помещении крепится внутренний блок. Лучше всего прикручивать его непосредственно к потолку или стене — это исключит вибрации. Если же прибор приходится устанавливать на менее прочную опору, например, металлокаркас подвесного потолка, необходимо применить виброгасящие вставки.

5. Подключается электрическая часть. От распределительного щита к внутреннему блоку прокладывается отдельный провод. Сечение жил зависит от потребляемой электрической мощности, но оно не может быть менее 1,5 кв. мм. Линию нужно подключить к сети через автоматический выключатель. Далее проводами согласно приведённой в инструкции схеме соединяются клеммы наружного и внутреннего блоков.

Фреонопроводы монтируются в следующем порядке:

При помощи трубореза отрезают две медные трубки соответствующих диаметров. В длину они должны быть на 1 м больше расстояния между штуцерами — этот запас необходим для плавных изгибов.

В нужных местах трубки сгибаются, для чего используется специальный трубогиб. Без него металл сомнётся и даже могут появиться микротрещины.
На трубки надевают пенополиуретановые чулки — для теплоизоляции.
На оба конца каждой трубки надеваются резьбовые фланцы.
При помощи вальцевого набора концы трубок очень аккуратно развальцовываются

Затяжку гайки на вальцовке лучше выполнять динамометрическим ключом — на данном этапе очень важно избежать чрезмерных усилий.

Концы трубок прикручиваются к штуцерам блоков при помощи резьбовых фланцев. Здесь также важно избежать перетягивания, закручивать фланцы нужно плотно, но в меру.

Обратите внимание! Резать — только труборезом, при использовании ножовки в трубки попадёт стружка, чего никак нельзя допускать. Герметичность соединений проверяется при помощи мыльной пены, для чего в систему нужно предварительно накачать воздух

Затем устанавливаем дренажную армированную трубку. Она служит для отвода конденсата. Крепится к сливному патрубку при помощи резьбового фланца или термоусаживаемой трубки, если фланца в комплекте не оказалось.

Место установки гидрозатвора

В завершение работы проводятся следующие операции:

1. Снаружи фреонопроводы, дренаж и электрокабель крепятся хомутами к стене или прячутся в короб, после чего отверстие в стене задувается монтажной пеной.
2. Выполняется вакуумирование системы. Вакуумный насос должен работать в течение часа — за это время влага гарантированно успеет полностью испариться и покинуть холодильный контур.
3. Следя за давлением, в систему из баллона запускают хладагент, после чего кондиционер включают в тестовом режиме.

Если всё работает отлично, к внутреннему блоку подсоединяют воздуховоды. Делать это лучше посредством гибких виброгасящих вставок из прорезиненной ткани или брезента.

Инверторные и линейные кондиционеры

Все кондиционеры, вне зависимости от мощности, размера или предназначения, делятся на линейные и инверторные. Принципиальное различие этих двух разновидностей заключается в наличии или отсутствии инвертора, позволяющего плавно изменять частоту вращения двигателя компрессора и, как следствие, мощность самого кондиционера. Разберемся, что это означает с практической точки зрения.

Линейный кондиционер

Линейный кондиционер имеет фиксированную мощность. Если на улице не слишком жарко, а значит, для достижения ощущения комфорта охладить воздух в помещении нужно лишь незначительно, эта мощность может оказаться избыточной, но изменить ее невозможно. Именно поэтому линейные кондиционеры работают в режиме постоянных остановок и пусков двигателя компрессора (нередко такие кондиционеры даже называют стартстоповыми).

Когда термодатчик известит систему, что температура  воздуха в помещении опустилась на 1-2°С ниже заданного значения, компрессор попросту отключится. Когда же температура вновь повысится, компрессор снова начнет работать на полную мощность.

Предсказуемым недостатком подобного технического решения являются сильные колебания температуры воздуха внутри кондиционируемого помещения. Избежать этих колебаний, увы, практически невозможно: более точное поддержание заданных температурных параметров может быть достигнуто лишь путем слишком частого включения / выключения компрессора, но это чревато быстрым износом последнего.

Еще один существенный минус линейных моделей – поток очень холодного воздуха, исходящий из внутреннего блока. Поскольку кондиционер работает на полную мощность, воздух, проходя через испаритель, охлаждается на ~15°С вне зависимости от того, какое значение выставлено пользователем на пульте управления. Находиться под такой холодной струей очень некомфортно и, более того, небезопасно для здоровья.

Инверторный кондиционер

Инверторный кондиционер обладает переменной мощностью охлаждения. (В документации к подобным моделям обычно указывается не одно значение мощности, а диапазон, в котором она может меняться.) Достигается это за счет того, что в инверторе переменный ток преобразуется в постоянный, а затем обратно, но уже другой частоты. Это дает возможность плавно изменять частоту оборотов двигателя компрессора, а значит, и плавно регулировать мощность кондиционера.

Что это означает на практике? Если температура воздуха в помещении сильно отличается от комфортной для пользователя, компрессор будет работать на полную мощность, и воздух охладится достаточно быстро. Когда температура достигнет заданного значения (а точнее еще не достигнет, но уже максимально приблизится), компрессор не отключится, как это происходит в линейных кондиционерах, а снизит обороты. Как следствие, инверторные модели точнее, чем линейные, поддерживают заданную температуру, создавая в помещении более комфортные условия, меньше шумят и позволяют существенно экономить электроэнергию.

Пожалуй, единственный недостаток инверторных кондиционеров – их высокая стоимость. В противном случае они давно бы уже вытеснили линейные модели с рынка.

Приборы с воздуховодом и без него

Различают два вида мобильных кондиционеров по наличию воздуховода:

• С системой воздуховода. Такой кондиционер по принципу работы схож со стандартной сплит-системой: вывод тепла из помещения реализуется при помощи гибкой трубы- воздуховода. Его необходимо разместить вне помещения, выведя в окно, форточку, балкон, вентиляционное отверстие или дверь. Но при этом остается щель, через которую в помещение попадает теплый воздух. Чтобы выйти из «замкнутого круга» и пользоваться покупкой по назначению, стоит докупить заглушку для щелей.
• Без воздуховода. Эта система работает на воде. Воздух прогоняется через пропитанный водой фильтр. При испарении вода забирает из воздуха тепло.

Воду надо достаточно часто подливать, так как она испаряется. Такая система лишь увлажняет воздух, а чтобы воздух хоть немного охлаждался, воду для прибора рекомендуется держать в холодильнике. По сути, это увлажнитель воздуха «холодного» типа. Если в помещении влажность выше нормы, такой вид прибора и вовсе противопоказан.

Классификация прецизионных кондиционеров

В зависимости от конструкции внутренних блоков, прецизионные кондиционеры классифицируются на следующие типы:

• потолочные;
• шкафные прецизионные типы кондиционеров;
• межрядные.

В зависимости от способа охлаждения конденсаторов они бывают воздушными и жидкостными. Взяв в основу классификации используемый теплоноситель – воду или этиленгликоль.

Каждая из перечисленных выше категорий имеет свои особенности, преимущества и недостатки, которые обязательно нужно учесть в ходе осуществления выбора системы контроля температурного и влажностного режима помещения.

Фреоновые прецизионные кондиционеры

Для объектов телекоммуникаций предусмотрены фреоновые моноблоки и системы климат-контроля прецизионного типа.

Для стационарных объектов покрупнее используются шкафные внутренние блоки и межрядные кондиционеры.

Классическим и самым экономичным в плане капитальных затрат решением для серверных признаются шкафные кондиционеры, оснащенные испарителем непосредственного кипения, они же фреоновые.

Вот так выглядят фреоновые прецизионные кондиционеры в разрезе. На схеме изображено одно и то же устройство, только с разных сторон

Возможны различные варианты их исполнения: с наружным конденсатором с охлаждением воздушного типа, с конденсатором жидкостного охлаждения встроенного типа, а также укомплектованные сухой градирней.

Похожими разновидностями конденсаторов отличаются и межрядные кондиционеры с прямым испарением (категория шифруется как DX).

Жидкостные прецизионные устройства

Шкафные прецизионные кондиционеры, оснащенные жидкостным теплообменником, применяются в охладительной чиллерной схеме как доводчики.

В данном случае, надежность эксплуатации и температурный режим охлаждения определяются  принятой принципиальной схемой холодоснабжения объекта – схема включает в себя наличие чиллеров и насосных групп.

Стартовые капитальные затраты превышают на 30-40% затраты, связанные с фреоновыми кондиционерами. Нельзя не отметить, что проведение  оптимизации схемы холодоснабжения становится возможным снижение эксплуатационных расходов.

Прецизионный кондиционер с фрикулингом

Механизм функционирования этого типа кондиционера базируется на использовании сниженных наружных температур.

Свободное охлаждение (по-английски – фрикулинг) легко и просто реализуется во фреоновом прецизионном кондиционере шкафного типа с конденсатором (жидкостным) и сухой градирней.

Прецизионный кондиционер, оснащенный фрикулингом – схема устройства с 2-мя контурами (красным обозначен жидкостной теплообменник, синим – содержащий этиленгликоль)

Понадобится 2-й теплообменник (жидкостной) и этиленгликоль, который заполняет контур сухой градирни. При падении температуры окружающей среды на расчетный уровень охлаждение будет происходить за счет функционирования 2-го контура – теплообменника и градирни.

Несмотря на увеличение изначальных вложений на закупку дополнительного оборудования, срок окупаемости этих агрегатов будет менее 2-х лет , а более точный расчет можно осуществить, зная размер местных тарифов.

Особенности систем резервирования

Прецизионные кондиционеры для возможности реализации резервирования функции охлаждения оснащены дополнительными теплообменниками – жидкостными и фреоновыми.

Основной принцип функционирования данной системы состоит не просто в банальном дублировании охладительных систем, а в применении систем охлаждения с отличными друг от друга принципами работы.

Система резервирования позволяет существенно повысить функциональные характеристики системы кондиционирования, а значит можно будет установить ее практически в любом помещении

Иначе говоря, в одном устройстве комбинируются агрегаты, оснащенные различными источниками охлаждения.

Необходимость в резервировании и его степень устанавливается нормативными требованиями в соответствии с классом отказоустойчивости объекта – определяется по TIER.

Проектирование и расчет систем кондиционирования

При подборе нужного холодильного устройства в квартиру часто пользуются экспресс-методикой расчета СКВ, при которой берется во внимание примерная тепловая нагрузка на помещение, относительно чего и выбирается наиболее близкий типоразмер устройства. Подбор производят по номинальной холодопроизводительности

Данная методика расчета подходящей системы кондиционирования позволяет упростить проектировочные работы, но допускает неточности, если применять ее к системам с большими возможностями и более сложным устройством, например, к многозональным СКВ. Она вполне применима при покупке бытовых сплит-систем и оконных/мобильных моноблоков.

Что требуется знать и учитывать при проектировании систем кондиционирования со сложным устройством? В первую очередь смотрят на исходные данные:

• региональное местоположение объекта и расположение относительно сторон света;
• строительные чертежи и планы помещения;
• категорию объекта с учетом противопожарных норм;
• чертежи с указанием размещения всего оборудования здания;
• количество осветительных приборов;
• характеристики энергоносителей;
• данные уже существующих СКВ.

После анализа всех предоставленных данных приступают непосредственно к проектированию СКВ, которое обычно проходит в два этапа.

На первом этапе выбирают систему с техническим обоснованием, почему именно данный тип лучше для этого помещения. Здесь производят расчет системы кондиционирования по мощности, определяют ее расположение на объекте, прописывают число задействованных приборов, определяют параметры площади для установки и вычисляют примерную стоимость всех работ с оборудованием.

Второй этап предполагает разработку рабочего проекта с учетом строительной планировки, теплотехнических характеристик строительных конструкций и технологического задания. Обязательно рассчитывают воздухообмен, тепловой и тепловлажностной баланс помещения, проводят аэродинамический расчет воздушных сетей и гидравлический расчет жидкостных коммуникаций.

Далее все согласуется с заказчиком, СЭС, пожарной инспекцией и по необходимости вносятся изменения в проект. После заказывается оборудование и рабочие чертежи передаются монтажникам.

Типы кондиционеров

Кондиционеры сплит – системы

Устройства типа сплит прекрасно подходят для маленьких комнат.

Различают два вида таких устройств: разделительные системы и мульти разделяющиеся системы. Настенные аппараты вида сплит-система представляют собой два блока: маленький внутренний узел и крупный внешний модуль.

Во внешнем устройстве находятся самые шумные в работе устройства. Мульти сплит-система образована в результате объединения нескольких внутренних блоков к единому наружному модулю. Это разрешает оптимально сохранить дизайн дома.

Кондиционеры потолочного типа

В помещениях с большой площадью, как правило, выбирают агрегаты для установки на потолке. Их достоинство состоит в том, что охлажденный воздух равномерно распределяется горизонтально по комнате, не действуя напрямую на людей.

Массивный кондиционер потолочного вида почти незаметен, и он незаменим, когда нужен обширный поток воздуха для самых отдаленных частей помещения, при этом длина струи у некоторых моделей достигает до 55 метров.

Различают также канальные и кассетные потолочные кондиционеры. При этом первые устройства полностью спрятаны за натяжным потолком или в канале, а второго вида – кассетные блоки имеют вид потолочной плитки размером 600×600 мм.

Сплит-система

Хотя разъединительная система состоит из внутреннего и внешнего модулей, по принципу работы она не отличается от действия бытового потолочного кондиционера любого другого типа.

В самом корпусе внешнего блока расположен теплообменник, вентилятор и компрессор. Дополнительными элементами сплит – системы являются осушитель, расширительный клапан и присоединительные трубки.

А также для подключения агрегата к электросети, в нем расположены нужные пусковые и контролирующие приборы.

Промышленные кондиционеры

Такие устройства разрабатываются для обслуживания площадей более 350 метров и поэтому они имеют ряд особенностей, отличаясь тем самым от бытовых кондиционеров. Устройство прецизионного оборудования может быть различным.

Их нередко устанавливают в домах, где нужен особый микроклимат для каждого помещения – торговых центрах, банках, гостиницах.

Центральные и крышные кондиционеры

Данные устройства разнообразные по своему действию. Они применяются в виде агрегатов по теплообмену, вентиляторов, очистителей и увлажнителей воздуха.

Центральным его называют потому, что воздушная масса обрабатывается во внутреннем блоке и потом по трубам двигается по комнатам. Монтаж кондиционеров такого вида и проведение коммуникаций выделяется особой сложностью и ему требуется наружный источник холода.

По возможности лучше выбирать крышные моноблоки, которые более простые в установке.